張?jiān)品?/p>

（山西蘭花集團(tuán)莒山煤礦有限公司，山西 晉城 048000）

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因，煤礦綜采工作面的高產(chǎn)高效生產(chǎn)受到了極大的限制。在我國大部分地區(qū)，由于煤層地質(zhì)情況比較復(fù)雜，在回采過程中，經(jīng)常會(huì)受到斷層的影響，使其不能進(jìn)行有效的回采。為了達(dá)到高效、高效益的生產(chǎn)效果，大多數(shù)礦井都采用了斷層帶連續(xù)開采技術(shù)，從而保證了礦井的正常生產(chǎn)。

目前，我國常用的過斷層法有：調(diào)高法、平推硬過法、調(diào)斜工作面法、采用振動(dòng)炮法、導(dǎo)硐法、綜和法等方法對(duì)頂板進(jìn)行強(qiáng)化，化學(xué)加固應(yīng)用也較為廣泛。然而，以上的斷層法都會(huì)影響到采場的生產(chǎn)，給生產(chǎn)帶來很多的人身安全隱患，影響設(shè)備和施工[1]。本文以山西晉城蘭花集團(tuán)22207 工作面過F14、FS162斷層為工程實(shí)例，通過對(duì)綜采工作面超斷技術(shù)的深入探討，采用強(qiáng)化支護(hù)、優(yōu)化采煤工藝和預(yù)裂孔松散等綜合防治技術(shù)，確保了采區(qū)在穿越斷層期間的安全，并提高了采掘作業(yè)的采掘效果，為同類煤礦的采場過斷層提供了參考。

1 工程概況

山西晉城蘭花集團(tuán)22207綜采工作面的傾角為4°～11°，平均為8°，開采長度為420m，斜坡長為125m，開采高度為2.8m。采場采取了一次全高采煤工藝，即向長壁后退式綜合機(jī)械化。采煤機(jī)選取的型號(hào)為MG250/600-WD，刮板輸送機(jī)的型號(hào)為S6Z-764/630，液壓支架采用的型號(hào)為ZZ5200/19.5/42。見表1。

表1 主要影響工作面的斷層產(chǎn)狀一覽表

22207 工作面在回采過程中相繼發(fā)現(xiàn)了2 個(gè)正斷層，即FS162、F14。FS162斷層在前部暴露后逐漸向工作面擴(kuò)展，走向140m,F14是新發(fā)現(xiàn)的斷層，并逐漸向工作面擴(kuò)展[2]。由于割煤機(jī)很難切削堅(jiān)硬的頂板，所以為了保證工作面的安全，一般采用上盤挑頭，結(jié)合工作面的技術(shù)狀況和斷層的產(chǎn)狀，采取了一種上盤挑頂、下盤振動(dòng)炮法處理斷層問題。如圖1為工作面斷層位置平面圖，圖2為工作面斷層位置剖面圖。

圖1 工作面斷層位置平面圖

圖2 工作面斷層位置剖面圖

2 綜采工作面過斷層技術(shù)分析

綜采工作面的斷層通過技術(shù)的實(shí)施，主要依賴于斷層的高度差、煤層厚度和綜采設(shè)備的作業(yè)高度的限制，也包括斷層部位巖石硬度、工作面掘進(jìn)方向、煤層傾角、斷層區(qū)斷層方向、工作面與斷層的夾角等參數(shù)。

在煤礦開采中，如果斷層的落差比煤層的深度和最小作業(yè)高度之間的差異較大，那么在發(fā)生斷層時(shí)，除了強(qiáng)化工作面的支撐以外，無需再采取其他的保護(hù)措施；而在斷層落差比煤層厚大、強(qiáng)行通過工作面成本較高，通常是再挖一條切孔，進(jìn)行工作面的小搬遷；當(dāng)斷層離盤區(qū)邊緣或工作面的停采線不遠(yuǎn)時(shí)，可以直接避開斷層，將剩余的煤塊安排在炮采工作面進(jìn)行開采。在有大的斷層和需要穿越的情況下，可以采取放震動(dòng)炮、導(dǎo)硐或改變采煤器行走段等措施。

（1）調(diào)整采高法一般是在較低的落差進(jìn)行，而且上下盤之間的煤層要比最小的液壓支架高一些。當(dāng)煤體的煤位超出設(shè)備最少允許煤位時(shí)，必須對(duì)煤體與事故發(fā)生前的過渡區(qū)進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)其進(jìn)行修正。

（2）平推硬穿法，通常也被稱為強(qiáng)制截?cái)鄧鷰r法，它是針對(duì)煤層頂部、底板是不堅(jiān)硬、斷層少的煤層而設(shè)計(jì)的。如果煤層的高度低于設(shè)備允許的最小煤層，而在離斷層部位5m，工作面上和下側(cè)的圍巖比較松軟，那么采煤機(jī)宜采用頂板或帶頂棚，慢慢地爬坡或者下坡，推著傳送帶，拉著支撐架，最后把它推出斷層。

（3）調(diào)斜工作面法。一般適用于較大的上下間隙和較小角度的斷層面，當(dāng)斷層的落差大于或等于采掘高度，與斷層方向呈小角度交叉時(shí)，可以通過改變傾斜角度，使工作面與斷層走向平行，減少了煤耗。

（4）放振爆破法又叫放炮提底法，在有較大落差和有高強(qiáng)度巖層的綜采工作面上使用。當(dāng)斷層上、下兩段煤層的接觸厚度比綜采液壓支架的最小作業(yè)高度要小，因?yàn)閲鷰r堅(jiān)硬，割煤機(jī)很難將其切斷，這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行長度和斜率的計(jì)算，可在作業(yè)之前將上底板通過斷層；在斷層的一邊，如果在某一段的頂板比另一段的煤層低，則應(yīng)采取頂升式的方法來跨越斷層；在斷層帶上，在某一段煤層的底板比另一條煤層高的情況下，通常采取臥底的方法來通過斷層。在進(jìn)行鉆孔爆破時(shí)，必須合理地確定井眼的方位和傾角，進(jìn)行淺孔的小孔爆破，并對(duì)油井等工作面的機(jī)械液壓裝置進(jìn)行事先的安全保護(hù)[3]。

（5）導(dǎo)硐法。即在斷層的上下盤挖巖巷，首先在斷層部位開挖巖巷，再進(jìn)行可靠的支撐，從而將斷層變成空巷，降低采區(qū)的采石量，提高采掘推進(jìn)率。當(dāng)斷層高度降低時(shí)，管道開挖長度會(huì)減少，從而使管道長度能夠順利地穿過設(shè)備。

（6）綜合法。在礦井復(fù)雜地質(zhì)條件下，單靠一種方法是不夠的，運(yùn)用兩種以上的方式來協(xié)同應(yīng)對(duì)斷層。

3 22207工作面過斷層技術(shù)

目前有多種途徑可以通過斷層，其中最常用的有兩種：調(diào)整采高法，即在斷層頂部、底板上的煤層厚度超過規(guī)定值時(shí)，可以使采高降低，每次采煤的厚度都在100～150mm之間，然后再恢復(fù)到原來的開采高度；另外一種提底規(guī)則是，當(dāng)煤層的上、下煤層的厚度比設(shè)備的最小允許厚度要小的時(shí)候，就可以采用。

3.1 過斷層松動(dòng)爆破技術(shù)

在穿越斷層時(shí)，對(duì)巖石質(zhì)地較為堅(jiān)硬的部分，必須采取松散爆破技術(shù)，圖3 是22207 工作面的爆破警戒圖，其爆破工藝參數(shù)見表2；爆破工藝過程及應(yīng)注意的問題如下：

圖3 22207工作面爆破警戒圖

表2 炮眼爆破參數(shù)

（1）打眼。鉆孔采用YT24氣腿式鑿巖機(jī)3臺(tái)，其中1 臺(tái)為備用設(shè)備，采用ZQ 圓柱形鉆頭（規(guī)格：φ43mm），六角空心鋼（直徑：φ26mm×1500mm）；安排專人打眼放炮；每一次爆破后，采煤機(jī)都會(huì)切2 次，在切割完一次后，找塊大的巖石區(qū)域進(jìn)行鉆孔，然后再進(jìn)行一次爆破。第二次切割后，工作面2個(gè)風(fēng)槍并行打孔；鉆井時(shí)，每隊(duì)3名工人，2名操作鑿巖機(jī)，1名負(fù)責(zé)安全監(jiān)督;鉆孔時(shí)按巖層厚度來決定孔的排列形式：1.5m 以下的鉆孔是單排孔，1.5～2.5m的鉆孔是雙排孔，而超過2.5m的巖石則是五孔。

（2）裝藥。選擇礦用Ⅲ類乳化液作為爆炸物，采用毫秒級(jí)延遲的電雷管進(jìn)行引爆。嚴(yán)格按照說明書上的相關(guān)要求，使用炸藥和雷管;在組裝引信時(shí)，首先擰斷引信腳線，將引信從卷筒的頂端裝入，再用腳線纏繞；將引信裝入藥包，腳線結(jié)頭懸空；在裝藥過程中，首先將炮孔中的石粉沖走，然后用木棒將藥片輕輕地推進(jìn)，然后進(jìn)行前向裝藥；每眼的裝藥量600g，每孔1 枚；采用濕法填埋，每孔用1塊水炮泥，其余用粘土密封；分組進(jìn)行炸藥裝填，裝填完畢后將雷管引線連接懸空；單次引爆的炮眼不得超過12個(gè)，且每次炸藥裝填完畢后必須全部引爆。

（3）聯(lián)線、爆破。聯(lián)線為串聯(lián)式，一次聯(lián)線最多12個(gè)孔，從前部到尾部進(jìn)行爆破。

（4）構(gòu)頂臨時(shí)支護(hù)。每次放炮后，必須進(jìn)行支護(hù)，才允許進(jìn)行后續(xù)的爆破工作。通過拉架、打出護(hù)幫板后，仍然無法有效地支撐頂板的部位，采用在支架上部鋪設(shè)網(wǎng)片，通過木梁進(jìn)行維護(hù)。用于鋪設(shè)網(wǎng)片的10號(hào)菱形金屬網(wǎng)，其規(guī)格為0.7m×10m，采用“L”型網(wǎng)絡(luò)鉤子，由聯(lián)網(wǎng)線連接，網(wǎng)線采用長度為300mm 的14 號(hào)鋼絲；在施工之前，要嚴(yán)格落實(shí)“打幫問頂”的規(guī)定，用1.5m 長的撬棒清除頂幫浮矸和活石；工作人員舉起物品，喊出相同的口令，并肩而行，注意前面的障礙物或冒頭，互相保護(hù)；在穿木梁、鋪網(wǎng)時(shí)，應(yīng)安排一人觀察煤幫、煤幫及支架的安全狀況，并對(duì)著煤墻進(jìn)行作業(yè)，以預(yù)防事故的發(fā)生；在施工期間，必須由領(lǐng)班和班長在工地上進(jìn)行指導(dǎo)，并及時(shí)解決施工中出現(xiàn)的問題。

3.2 過斷層控制技術(shù)

（1）在坡度大約為煤層厚度的傾斜斷層中，一般采用切割式切煤器通過，并應(yīng)密切關(guān)注頂板坡度、頂板破碎及堅(jiān)硬巖石的改變。如頂板硬度較大，則應(yīng)采取爆破方法來選取頂板或底板，在發(fā)生破裂時(shí)，采煤機(jī)駕駛員與支護(hù)人員要密切合作，采取立即支護(hù)方式，并嚴(yán)格遵循穿越斷層的施工工藝，采煤機(jī)在截煤時(shí)，應(yīng)將底板削平，不得踐踏工作面。

（2）當(dāng)采煤機(jī)通過斷層時(shí)，應(yīng)及時(shí)將探頭伸出。當(dāng)片幫、斷面的間隔超過規(guī)定的距離時(shí)，必須帶上超前支架，并應(yīng)控制其轉(zhuǎn)速，確保速度的落后控制在合理范圍內(nèi);同時(shí)，必須保證采高超過2m，嚴(yán)禁采高過大，也不允許采煤機(jī)過不了斷層。

（3）通過斷層時(shí)，要加強(qiáng)施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理，確保支架和輸送機(jī)的平直，支架之間的間隔距離是均勻的；在移動(dòng)過程中，要隨時(shí)注意支架工作狀況。支架必須與頂板、底板相垂直，頂面要牢固。如有傾斜的趨勢(shì)，應(yīng)立即調(diào)整平衡油缸，避免支架發(fā)生傾斜。

（4）在通過斷層時(shí)，要確保煤炭的品質(zhì)，盡量排除矸石，在必要的情況下可以粉碎矸石，以確保質(zhì)量。

（5）在需要進(jìn)入人機(jī)通道工作的情況下，應(yīng)切斷采煤機(jī)和滑槽的動(dòng)力，并將其鎖緊，以保證液壓支架的伸縮臂能伸直，確定安全后才能繼續(xù)工作；在軌道上操作時(shí)，嚴(yán)禁在工作場地的10個(gè)以內(nèi)的支撐區(qū)域內(nèi)進(jìn)行支架移動(dòng)，以免發(fā)生意外[4]。

（6）保證出口的最低高度超過1.8m，最小的寬度超過0.7m。

4 結(jié)束語

22207工作面采用上盤挑頂，下盤放振動(dòng)炮的采礦法，在2 級(jí)斷層中連續(xù)通過2.5m、6.0m 的斷層，有效減少了工作面的移動(dòng)次數(shù)，使工作面的長度得到了有效的提高，同時(shí)也提升了經(jīng)濟(jì)效益。在采礦過程中采取了許多措施，保證了礦井的采高，保證了煤礦的優(yōu)質(zhì)，并有效地保證了綜采工作面的正常、超常運(yùn)行。大量的調(diào)查與實(shí)踐證明，在采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施后，綜采工作面斷層的產(chǎn)量將與常規(guī)開采的產(chǎn)量相當(dāng)。